航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)皇冠上的明珠”，它是航空工業(yè)最為核心的技術(shù)，更是世界大國工業(yè)競爭的關(guān)鍵領域。一款發(fā)動機只有經(jīng)過完整、全面的適航審查，才能確認其符合規(guī)定的最低安全標準，獲得型號合格證。

民航適航審定中心自成立以來，始終堅持“國之大者”，以國家戰(zhàn)略需求為導向，圍繞重大專項部署開展適航審查工作，集聚力量進行原創(chuàng)性、引領性科技攻關(guān)，走出了一條符合中國國情、服務國家科技創(chuàng)新發(fā)展、推動關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控的中國特色發(fā)動機適航審定道路。

懷愛國之心

探索獨具特色的“中國方案”

在2024年全國科技大會、國家科學技術(shù)獎勵大會、兩院院士大會上，習近平總書記強調(diào)，堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路，立足自力更生、艱苦奮斗，發(fā)揮我國社會主義制度集中力量辦大事的優(yōu)勢，推進高水平科技自立自強，把科技命脈和發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。

近年來，民航適航審定中心根據(jù)國內(nèi)材料體系現(xiàn)狀和審定實踐中發(fā)現(xiàn)的問題，將發(fā)動機材料適航審定思路中國化，經(jīng)過不斷嘗試探索，制訂了適合我國國情的材料適航審定新方案。

在民航適航審定中心負責的發(fā)動機材料審查工作中，AES100發(fā)動機材料試驗審查經(jīng)歷了300余種材料標準驗證和材料合格鑒定、700余個特種工藝工序適航審定驗證，形成了1000余條設計用材料性能曲線，累積試驗時長超160萬小時。該型發(fā)動機作為首款我國全面按照國際通行適航規(guī)章自主研制的渦軸發(fā)動機，從設計到制造，再到適航驗證，離不開底層材料數(shù)據(jù)和工藝方法的支撐，并在發(fā)動機適航規(guī)章中提出了材料工藝方面的明確要求。然而，由于國內(nèi)民機研制起步較晚，滿足民機適航要求的材料體系尚不完善，尤其在材料規(guī)范制定和驗證流程、歷史驗證信息梳理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計原則等方面基礎較為薄弱，缺乏系統(tǒng)化積累，該項目初期能夠用于驗證輸入的實際材料性能數(shù)據(jù)存在一定缺失，給零部件/整機級驗證項目的實施和其結(jié)果有效性帶來了較大影響。

面對材料工藝這個行業(yè)內(nèi)“老大難”問題，民航適航審定中心在項目概念設計階段便統(tǒng)籌申請人團隊、國內(nèi)科研院校、主要材料供應商等多方單位，統(tǒng)一發(fā)動機材料適航理念，構(gòu)建材料適航驗證框架，詳細規(guī)劃工作思路，以堅定的決心踢開這塊“絆腳石”。在AES100發(fā)動機正式取證過程中，全面開展材料工藝試驗和分析工作，制定了100余份材料規(guī)范，同步識別并修正了多份以往材料規(guī)范中存在的問題；完成了對幾十家供應商多品種規(guī)格的材料合格鑒定，引領供應商構(gòu)建滿足民用航空產(chǎn)品要求、順應國際發(fā)展趨勢的材料體系；詳細梳理了700余個特種工藝工序及相應幾十份特種工藝規(guī)范的歷史驗證信息，分級分類進行考核并實現(xiàn)工藝鑒定全覆蓋；形成了型號設計所需的所有設計用數(shù)據(jù)，并對其穩(wěn)定性進行了充分評估，保證具有設計資料中采用的強度和其他性能。

“以一個型號為依托構(gòu)建和完善一個單位的材料工藝體系看似是一項不可能完成的任務，卻是當前我國民機發(fā)展環(huán)境中材料適航的必經(jīng)之路?！盇ES100發(fā)動機審查組相關(guān)負責人表示，“最后一個材料工藝驗證工作的順利完成，宣告了該型號發(fā)動機審查組和申請人團隊將這個‘不可能’變?yōu)椤赡堋?。在型號材料適航取得歷史性突破的同時，也將材料適航的理念和意義根植于以該型發(fā)動機申請人和供應商團隊為代表的發(fā)動機行業(yè)各單位員工心中，制訂了適合我國國情的渦軸發(fā)動機材料適航審定中國方案，為后續(xù)型號的設計驗證和適航審定奠定了堅實的理論基礎、方法基礎、數(shù)據(jù)基礎?！?/p>

增強國之能

實現(xiàn)審查試驗創(chuàng)新突破

航空發(fā)動機在工作過程中發(fā)生葉片斷裂故障，會嚴重危及飛行安全。根據(jù)適航規(guī)章的要求，對于最危險的發(fā)動機葉片轉(zhuǎn)子級，需要開展整機葉片脫落試驗。作為適航取證中風險最大的科目，我國發(fā)動機整機級別破壞性試驗經(jīng)驗匱乏。在試驗過程中，發(fā)動機葉片脫落后可能出現(xiàn)斷軸、著火、發(fā)動機脫開等嚴重后果。

為加快突破發(fā)動機葉片脫落試驗關(guān)鍵技術(shù)，民航適航審定中心審查組與申請人團隊共同制定了材料—零組件—模擬整機—整機的分步驗證策略。雙方提前判斷型號驗證存在的問題，充分識別潛在風險，并進行分級分類，針對高風險科目通過管理手段制訂多層級攻關(guān)計劃，運用機制控制進度、化解風險，先后開展了葉片脫落轉(zhuǎn)速確定、單元體包容試驗、系統(tǒng)級包容試驗等探索性試驗，并根據(jù)試驗中發(fā)現(xiàn)的問題，對發(fā)動機包容機匣和軸承支持結(jié)構(gòu)進行了數(shù)輪迭代。經(jīng)過不懈努力和反復試驗，在AES100渦軸發(fā)動機葉片脫落整機試驗中，發(fā)動機斷軸后葉片在預定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)脫落，發(fā)動機機匣成功包容脫落葉片，未發(fā)生外部管路著火和安裝節(jié)脫開等情況，順利實現(xiàn)全部預定試驗目標，為我國航空發(fā)動機研制領域填補了空白。

粉末合金是被廣泛應用于制造發(fā)動機渦輪盤等熱端部件的材料，但因其工藝特點，會產(chǎn)生非金屬夾雜等材料缺陷，對輪盤的疲勞性能產(chǎn)生不利影響。為確保航空安全，需要確定國產(chǎn)粉末合金材料可能存在的缺陷含量和相應的缺陷尺寸，并評估不同位置以及承受不同載荷條件下缺陷擴展為裂紋并失效的循環(huán)數(shù)，以確定其失效風險。這些工作需要獲取多個批次的粉末合金并分離相關(guān)缺陷，同時開展大量試驗，以獲得缺陷的損傷演化特性。目前國際上航空發(fā)動機企業(yè)建立了特有的反映其生產(chǎn)水平的缺陷基礎數(shù)據(jù)和失效風險評估方法，但國產(chǎn)粉末合金的相關(guān)特性只能靠自己探索。為支撐國產(chǎn)型號粉末盤的失效風險評估工作，民航適航審定中心審查組與申請人團隊共同開展技術(shù)攻關(guān)，探索缺陷數(shù)據(jù)的獲取方法，開展大量疲勞試驗，搜集大量數(shù)據(jù)并進行統(tǒng)計分析，建立相應損傷演化模型，反復迭代優(yōu)化，終于形成了表征國產(chǎn)粉末合金缺陷損傷容限評估的技術(shù)路線，為國產(chǎn)型號取證工作進一步掃清了障礙。

長期以來，國內(nèi)針對航空發(fā)動機結(jié)冰的研究基礎薄弱、設施設備匱乏，前期已取證的發(fā)動機型號需要外方提供試驗技術(shù)和環(huán)境支持，計算分析、試驗驗證及設備條件處處受制于人，嚴重影響了國內(nèi)航空發(fā)動機自主可控的技術(shù)水平。面對國外嚴格封鎖和技術(shù)難關(guān)，審查組與工業(yè)方團隊齊心協(xié)力、攻堅克難，從增強仿真分析計算能力入手，自主完成了AES100渦軸發(fā)動機全天候全工況關(guān)鍵結(jié)冰點分析，篩選出發(fā)動機全包線范圍內(nèi)的最嚴酷結(jié)冰條件。隨后，雙方依托國內(nèi)現(xiàn)有高空臺，完成試驗設備升級改造、冰風洞技術(shù)參數(shù)校準、冰風洞設備建設等工作，實現(xiàn)了全包線結(jié)冰條件建立和校準。審查組嚴格按照條款要求，在國內(nèi)首次完成了渦軸發(fā)動機全飛行包線內(nèi)遭遇最嚴酷結(jié)冰條件的符合性驗證試驗，實現(xiàn)了發(fā)動機整機結(jié)冰關(guān)鍵點計算分析、整機結(jié)冰試驗設備自主建設、冰風洞校準及發(fā)動機整機結(jié)冰符合性驗證試驗共四項“零的突破”，有效提高了國內(nèi)航空發(fā)動機結(jié)冰研究能力與研究水平，并為國內(nèi)后續(xù)自主研發(fā)軍民用渦軸、渦槳發(fā)動機整機結(jié)冰試驗奠定了基礎。

立報國之志

助力民機研制自主可控

黨的二十屆三中全會提出，要加強關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。

當下，一場由技術(shù)迭代與自主可控雙輪驅(qū)動的民航產(chǎn)業(yè)變革正縱深推進，無人駕駛、增材制造、可持續(xù)航空燃料的技術(shù)突破已經(jīng)催生了低空經(jīng)濟、輕量化設計、航空新能源等多個新業(yè)態(tài)、新技術(shù)、新場景。面對這場深刻的產(chǎn)業(yè)變革，如何以安全標準護航新興技術(shù)發(fā)展，充分發(fā)揮適航審定“指揮棒”效應，引導新技術(shù)應用沿著安全軌道落地，成為民航適航審定中心必須回答的時代命題。

面向國內(nèi)民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，民航適航審定中心成立了民機國產(chǎn)化專項組，著力解決審查項目中出現(xiàn)的新興技術(shù)安全問題，不斷提高民機設備國產(chǎn)化替代的安全水平。為集聚專業(yè)頂尖智力、凝練最佳工業(yè)實踐、守牢國產(chǎn)民機安全底線，專項組以“問題牽引、開放協(xié)同、全域覆蓋”為原則，整合產(chǎn)學研審多方力量，統(tǒng)籌調(diào)配國內(nèi)適航領域優(yōu)勢資源，組建高水平專題攻關(guān)組，協(xié)同應對新興技術(shù)快速迭代和國產(chǎn)民機研制的復雜技術(shù)挑戰(zhàn)，著力增強國產(chǎn)民機適航審查標準體系的全面性、適用性和通用性，提升多層級、多專業(yè)、多部門適航審查工作的系統(tǒng)性。專項組相關(guān)負責人說：“啟動國產(chǎn)民機共性技術(shù)專項攻關(guān)工作正當其時，我們在一些重點型號審定項目中，亟須對國產(chǎn)工業(yè)實踐的符合性方法開展深入研究。此外，在目前的項目審查中，面對新興航空技術(shù)，迫切需要明確與之相適應的適航審定技術(shù)和方法?！?/p>

通過前期的深入調(diào)研，專項組錨定了國產(chǎn)民機適航的三大需求。第一類標準需求是借鑒國際先進經(jīng)驗，加快制定并固化具有科學性、實用性和前瞻性的本土化標準，解決“標準覆蓋不匹配”的問題；第二類標準需求是深入分析航空工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和需求，推動本土化修訂，服務國產(chǎn)民機的生產(chǎn)和制造，解決“工業(yè)實踐不匹配”的問題；第三類標準需求是結(jié)合審查實踐統(tǒng)一編制工作指南，以可操作的“中國實踐”提高審查規(guī)范性和一致性，解決“執(zhí)行尺度不匹配”的問題。按照“急用先行”原則，專項組系統(tǒng)梳理出專項攻關(guān)一期13項共性技術(shù)標準需求，科學劃分為“補全標準缺位、加強標準適配、統(tǒng)一標準實踐”三類攻關(guān)方向。

在民用飛機高安全高可靠芯片專題中，某研究所電子硬件副總師坦言：“民航領域?qū)π酒甙踩院烷L壽命可靠性有極端苛刻的特殊要求，民航芯片是高端產(chǎn)業(yè)能力的代表，但是民航領域芯片產(chǎn)品長期被國外成熟供應商壟斷，利潤豐厚且技術(shù)壁壘高。國產(chǎn)芯片適航實踐尚處于起步階段，亟須出臺相應的適航符合性方法標準規(guī)范行業(yè)實踐。”面對這一“卡脖子”難題，芯片專題組迎難而上，深入研究芯片級安全性分析方法，明確分析的原理和目的，為芯片設計提供科學指導。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，專題組提出相應要求，從原材料采購到芯片制造、封裝測試，建立一套完整的質(zhì)量管控體系，保證芯片能夠滿足民機高安全高可靠性的使用需求。

隨著國產(chǎn)民機適航審定共性技術(shù)專項的深入推進，我國民機制造將在安全標準的護航下加速實現(xiàn)自主可控。相信在不久的將來，更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)民機將翱翔在藍天之上，書寫我國民航事業(yè)新的發(fā)展篇章。（中國民航報 記者張嘉寧 通訊員薛靖文、高雄飛）

編輯|李季威

校對|張 彤

審核|韓 磊